專利名稱：Rfid標簽的制造方法
技術領域：
本發明涉及將個體識別信息(ID信息)存儲在存儲器中的半導體芯片接合在天線上的RFID標簽的制造方法。
背景技術：
特開平2003-203946號公報中記載有現有的一種RFID標簽的制造方法。
該文獻所記載的制造方法如下首先，在PET(聚對苯二甲酸乙酯)膜的單面隔著聚氨酯系樹脂粘合劑疊置硬質鋁，并在150℃、5公斤/平方厘米的條件下經過熱層壓而使其疊層粘接，以形成金屬箔疊層材料。進而用該熱塑性樹脂粘合劑覆蓋金屬箔疊層材料的上方。然后，對具有金凸起的半導體裸片施加超生波，進而加熱到150℃以使該半導體裸片接合在用熱塑性樹脂粘合劑覆蓋的金屬箔疊層材料的金屬箔上。
可是，上述文獻所述的制造方法沒有考慮放置半導體芯片時熱對金屬箔疊層材料的影響。
普通的PET的玻璃化轉變點為60℃-80℃，溫度若超過該玻璃化轉變點就會成橡膠那樣的狀態。
在上述文獻1中，由于是在150℃的溫度氛圍中對粘接在PET膜上的金屬箔和半導體芯片進行超聲波鍵合，所以接合時PET膜成為橡膠那樣的狀態。
PET膜若成為像橡膠那樣的狀態，金屬箔就會變形。變形嚴重時金屬箔會剝離或短路，從而有可能使天線的頻率特性產生了變動。
另外，用PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate))膜作為基材和用紙作為基材時也會產生這個問題，只是溫度和變形程度有區別。
發明內容
本發明的目的在于提供一種降低了耐熱性低的天線的變形的RFID標簽。
通常，進行超聲波鍵合需要加熱，但是本發明者們為了克服上述問題而研究了不需要特別加熱、在常溫下可以接合的金屬箔材料和凸起材料。
結果得知，鋁系材料與金的超聲波鍵合不需要高溫，在常溫，即放置制造裝置的房間的室溫下就可以設置。
因此，在設置半導體芯片的天線部件使用耐熱性低的材料時，天線部件使用鋁系材料、凸起使用金，在玻璃化轉變點以下的室溫、向半導體芯片的天線方向加壓的環境下，施加超聲波。
上述問題尤其是在成為天線的金屬箔的基材使用聚對苯二甲酸乙酯或聚萘二甲酸乙二醇酯時尤為明顯，通過上述發明可以獲得顯著的效果。
另外，作為基材而使用紙時，由于會產生變形或燃燒而同樣會產生問題，所以也有效。
圖1是表示RFID標簽結構的圖；圖2是表示制造流程的圖；圖3是表示制造流程的圖；圖4是半導體芯片設置部分的RFID標簽的放大圖；圖5是表示制造流程的圖；圖6是半導體芯片設置部分的RFID標簽的放大圖。
具體實施例方式
下面說明本發明制造RFID標簽的優選實施方式。
實施例1圖1表示RFID標簽的立體圖。
該RFID標簽1具有半導體芯片2、金屬箔疊層體10、以及兼作保護層和抗蝕劑的樹脂層11。
半導體芯片2大小為400μm見方，在功能面上具有4個半徑為63μm的圓形金凸起、凸起之間的間距為300μm。
金屬箔疊層體10是通過將形狀被加工成能夠發送和接收2.45GHz頻率的電波的金屬箔(鋁箔)12粘接在成為該金屬箔的基材的PET膜13(拉伸聚對苯二甲酸乙酯而形成的膜)上而形成的。另外，金屬箔12的形狀是在長方形中設置L形的間隙部分的結構。
圖4示出了該接合狀況，金凸起與金屬箔電連接，樹脂層11包圍在半導體芯片的金凸起的周圍。
圖2和圖3示出了該RFID標簽的制造流程。
圖1的RFID標簽通過依次進行(A)金屬箔疊層體的制造工序、(B)樹脂層形成工序、(C)天線圖形形成工序、(D)超聲波安裝工序、(E)插入物切片工序而制造。
(A)金屬箔疊層體的制造工序首先，準備20μm厚的鋁箔12和作為基材的25μm厚的PET膜13。
在PET膜13的單面(圖中為上表面)隔著粘合劑設置20μm厚的鋁箔12，通過在150℃、5kg/cm2壓力的條件下進行熱層壓而形成金屬箔接合在PET膜上的疊層體、即金屬箔疊層體10。
(B)樹脂層形成工序通過凹版印刷，在由工序(A)加工出的金屬箔疊層材料10的鋁箔12的表面上形成加工成所需天線圖形形狀的4-6μm左右的樹脂11。該樹脂層11使用在下一道工序中通過刻蝕而形成鋁箔12時起抗蝕劑作用的材料。
該樹脂層11不僅可以通過凹版印刷來形成，也可以使用以下所謂的普通光刻技術在金屬箔疊層材料10的鋁箔12的表面不進行圖形加工，而是涂敷光固化性樹脂，利用掩模使光固化性樹脂固化成特定的圖形，之后去除特定圖形以外的部分。該涂敷厚度根據設置的芯片上的凸起尺寸以及形狀進行調整。
另外，雖然本實施例中沒有采用，但可以在PET膜13上設置導孔以將樹脂層11的天線圖形夾在中間，或預先設置導孔而將樹脂層11的圖形形成在它們之間，這樣就可以進行卷到卷(reel to reel)的生產。另外，在該工序中設置導孔時，優選在PET膜13上以將樹脂層11的圖形夾在中間的方式形成與天線圖形相互獨立的兩排樹脂層11，并用沖頭從樹脂層11那一側沖切金屬箔疊層體10。這是因為樹脂層11起沖頭刀刃的潤滑劑的作用。
(C)天線圖形形成工序接著，利用刻蝕處理去除從樹脂層11的天線圖形的抗蝕劑中露出的那部分鋁箔區域。通過該刻蝕形成天線。該刻蝕是通過將從抗蝕劑圖形7中露出部分的鋁箔區域置于例如作為腐蝕液的NaOH(120g/l)、50℃的環境下而進行的。
(D)超聲波安裝工序對于把金屬箔12的天線圖形形成在成為基材的PET膜13上的金屬箔疊層體10與樹脂層11的疊層，進行半導體芯片2的預定設置位置的對準。
在本實施例中，以使形成在金屬箔12與樹脂層11中的L狀的間隙部分14的角處于半導體芯片2的中心的方式進行設置。即形成由4個金凸起3將間隙部分14夾在中間的結構。該設置在斜方向設置信號用凸起時，通過在兩邊被間隙部分包圍的金凸起3的接合區域設置一個信號用凸起，使得另一個信號用凸起即使有些偏移也能確保電連接，因此可以提高定位的自由度。
接著，施加壓力，將金凸起3壓在樹脂層11上，并用500μm見方的角狀物4頂在半導體芯片2的上面、對沒有設置金凸起的面施加超聲波5。
通過該超聲波的振動，金凸起3穿透樹脂層11而與鋁箔12接觸并接合。此時的溫度設定在比PET膜13的玻璃化轉變點低的溫度即室溫下進行。另外，在0.2kg/mm2的負荷壓力下施加幾秒鐘的振動頻率為63.5KHz、輸出功率為2W的超聲波。
另外，雖然在本實施例中是在室溫下施加超聲波的，但只要是在玻璃化轉變點以下，加熱也可以。
(E)插入物切片工序接著，使尺寸與樹脂層11和金屬箔12的圖形即天線圖形大致相同、下部為鋒利的刀刃的金屬框20從樹脂層11的上方下降，從而形成一片一片的設置了半導體芯片2的RFID標簽(插入物)。
另外，在上述實施例中，作為構成疊層材料1的樹脂基材而使用了PET膜13，但也可以取代PET膜13而使用PEN膜(拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯形成的膜)或它們的混合膜(將PET和PEN的混合材料拉伸而成的膜)。此時，由于普通的聚萘二甲酸乙二醇酯的玻璃化轉變點在100℃-120℃左右，所以溫度應低于此溫度。
如上所述，在本實施例中，在含有PET膜、PEN膜或紙的材料的基材(包括基材由多層構成時存在于某一層的情況)上形成有鋁系(鋁或鋁合金)金屬箔的天線時，由于在基材的玻璃化轉變點等變形溫度以下的溫度和所需的加壓條件下將半導體芯片設置在該鋁系金屬箔上，沒有采用現有的在加熱加壓的條件下進行的超聲波鍵合技術，所以能夠抑制天線變形。
實施例2圖5和圖6表示另一實施例。
在實施例1的工序(C)中，留下了天線圖形的樹脂層11，但在本實施例中如圖5和圖6所示，去除樹脂層11。去除的方法利用通常在光刻工序中使用的方法進行。通過該方法可以制造出只是沒有了圖1的樹脂層11的結構。
因此，實施例1的制造工序(C)-(E)變為(C′)-(E′)那樣。
(C′)天線圖形形成工序利用刻蝕處理去除從樹脂層11的天線圖形的抗蝕劑中露出的那部分鋁箔區域。通過該刻蝕處理形成天線。該刻蝕是通過將從抗蝕劑圖形7露出部分的鋁箔區域暴露在例如作為腐蝕液的NaOH(120g/l)、50℃的環境下而進行的。
之后，利用抗蝕劑去除劑去除起到過抗蝕劑作用的樹脂層11的圖形。
(D′)超聲波安裝工序對于把金屬箔12的天線圖形形成在成為基材的PET膜13上的金屬箔疊層體10，進行半導體芯片2的預定設置位置的對準。
在本實施例中，以使形成在金屬箔12上的L狀的間隙部分14的角部處于半導體芯片2的中心的方式設置。即形成4個金凸起3將間隙部分14夾在中間的結構。在斜對著的方向設置信號用凸起時，上述設置方式通過在兩邊被間隙部分包圍的那個金凸起3的接合區域設置一個信號用凸起，使得另一個信號用凸起即使有些偏移也能確保電連接，因此可以提高定位的自由度。
接著，施加壓力，將金凸起3壓在金屬箔12上，并用500μm見方的角狀物頂在半導體芯片2的上面，對沒有設置金凸起的面施加超聲波5。
通過該超聲波的振動，金凸起3穿透樹脂層11而與鋁箔12接觸并接合。此時的溫度設定在比PET膜13的玻璃化轉變點低的溫度即室溫下進行。另外，在0.2kg/mm2的負荷壓力下施加幾秒左右的振動頻率為63.5KHz、輸出功率為2W的超聲波。
另外，雖然在本實施例中是在室溫下施加超聲波的，但只要是在玻璃化轉變點以下，加熱也可以。
(E′)插入物切片工序接著，使尺寸與金屬箔12的圖形即天線圖形大致相同、下部為鋒利刀刃的金屬框20從金屬箔12的上方下降，從而形成一片一片的設置了半導體芯片2的RFID標簽。
圖6是半導體芯片設置部分的RFID標簽的放大圖。
由于在圖2的工序(C)中去除了樹脂層，所以半導體芯片2與金屬箔12之間有空隙。在接合可靠性的要求高時，可以在該空隙中充填樹脂。
實施例3在實施例1和2中使用了PET(聚對苯二甲酸乙酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，而在本實施例中使用紙。
除了將實施例1和2的PET膜13換成紙以外其它完全相同。
可是，由于對于紙來說不存在玻璃化轉變點，所以采取不產生變形或燃燒的溫度。因此，考慮不需要特殊的加熱裝置，優選室溫。
實施例4圖1表示RFID標簽的立體圖。
該RFID標簽1具有半導體芯片2、金屬箔疊層體10，以及兼作保護層和抗蝕劑的樹脂層11。
半導體芯片2大小為400μm見方，在功能面上具有4個直徑為60μm左右的圓形金屬凸起、凸起之間的間距為300μm。
金屬箔疊層體10是通過將被加工成能夠發送和接收2.45GHz等的微波頻帶或800MHz-950MHz等UHF頻帶或這兩個頻率的電波的形狀的金屬箔(鋁箔)12粘接在成為該金屬箔的基材的PET膜13(拉伸聚對苯二甲酸乙酯而形成的膜)上而形成的。另外，金屬箔12的形狀是在長方形中設置L字形的間隙部分的結。
圖4示出了該接合狀況，金凸起3與金屬箔12電連接、樹脂層11包圍在半導體芯片的金凸起的周圍。
圖2和圖3示出了該RFID標簽的制造流程。
圖1的RFID標簽通過依次進行(A)金屬箔疊層體的制造工序、(B)樹脂層形成工序、(C)天線圖形形成工序、(D)超聲波安裝工序、(E)插入物切片工序而制造。
(A)金屬箔疊層體的制造工序首先，準備20μm厚的鋁箔12與作為基材的25μm厚的PET膜13。
在PET膜13的單面(圖中為上表面)隔著粘合劑設置20μm厚的鋁箔12，通過在150℃、1kg/cm的線壓力的條件下進行熱層壓而形成金屬箔接合在PET膜上的疊層體，即金屬箔疊層體10。
(B)樹脂層形成工序通過凹版印刷，在由工序(A)加工出的金屬箔疊層材料10的鋁箔12的表面上形成加工成所需天線圖形形狀的0.5-3μm左右的樹脂11。該樹脂層11使用在下一道工序中通過刻蝕而形成鋁箔12時起抗蝕劑作用的材料。
該樹脂層11不僅可以通過凹版印刷來形成，也可以使用以下所謂的普通光刻技術在金屬箔疊層材料10的鋁箔12的表面不進行圖形加工，而是涂敷光固化性樹脂，利用掩模使光固化性樹脂固化成特定的圖形，之后去除特定圖形以外的部分。上述光固化性樹脂的涂敷厚度根據設置芯片的凸起的尺寸以及形狀來進行調整。
另外，雖然本實施例中沒有采用，但可以在PET膜13上以將樹脂層11的天線圖形夾在中間的方式設置導孔、或預先設置導孔而將樹脂層11的圖形形成在它們之間，這樣就可以進行卷到卷的生產。
另外，在該工序中設置導孔時，優選在PET膜13上形成與天線圖形相互獨立的兩排樹脂層11，將樹脂層11的天線圖形夾在中間，并用沖頭從樹脂層11的那一側沖切金屬箔疊層體10。這是因為樹脂層11起到沖頭刀刃的潤滑劑的作用。
(C)天線圖形形成工序接著，利用刻蝕處理去除從樹脂層11的天線圖形的抗蝕劑露出的那部分鋁箔區域。通過該刻蝕形成天線。該刻蝕是通過將從抗蝕劑圖形7露出的那部分鋁箔區域暴露于例如作為腐蝕液的鹽酸或氯化亞鐵溶液中，在50℃的環境下進行的。
(D)超聲波安裝工序對于把金屬箔12的天線圖形形成在成為基材的PET膜13上的金屬箔疊層體10與樹脂層11的疊層，進行半導體芯片2的預定設置位置的對準。
在本實施例中，以使形成在金屬箔12與樹脂層11中的L形的間隙部分14的拐角處于半導體芯片2的中心的方式設置。即形成由4個金凸起3將間隙部分14夾在中間的結構。在斜對著的方向設置信號用凸起時，上述設置方式通過在兩邊被間隙部分包圍的那個金凸起3的接合區域設置一個信號用凸起，使得另一個信號用凸起即使有些偏移也能確保電連接，因此可以提高定位的自由度。
接著，施加壓力，將金凸起3壓在樹脂層11上，并用500μm見方的角狀物4頂在半導體芯片2的非功能面上，對沒有設置金凸起的面施加超聲波5。
通過該超聲波的振動，金凸起3穿透樹脂層11而與鋁箔12接觸并接合。此時的溫度設定在比PET膜13的玻璃化轉變點低的溫度(即室溫)下進行。另外，在0.2kg的負荷壓力下施加0.5秒左右的振動頻率為63.5kHz、輸出功率為1.2W的超聲波。
雖然在本實施例中是在室溫施加超聲波的，但只要是在玻璃化轉變點以下，加熱也可以。
另外，為了達到所需的強度，可以在半導體芯片2的周圍注入或涂敷熱固化性樹脂，加熱使之固化。
(E)插入物切片工序接著，使尺寸與樹脂層11和金屬箔12的圖形(即天線圖形)大致相同、下部是鋒利的刀刃的金屬框20從樹脂層11的上方下降，從而形成一片一片的放置了半導體芯片2的RFID標簽(至少由RFID芯片與天線構成的結構體)。
另外，在上述實施例中，作為構成疊層材料1的樹脂基材使用了PET膜13，但也可以取代PET膜13而使用PEN膜(拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯而形成的膜)。此時，由于普通的聚萘二甲酸乙二醇酯的玻璃化轉變點在100℃-120℃左右，所以溫度應低于此溫度。
如上所述，在本實施例中，在含有PET膜、PEN膜或紙的材料的基材(包括基材由多層構成時存在于某一層的情況)上形成有鋁系(鋁或鋁合金)金屬箔的天線時，由于在基材的玻璃化轉變點等變形溫度以下的溫度和所需的加壓條件下將半導體芯片設置在該鋁系金屬箔上，沒有采用現有的在加熱加壓的條件下進行的超聲波鍵合技術，所以能夠抑制天線變形，從而獲得穩定的接合。
實施例5圖5和圖6示出了另一實施例。
在實施例4的工序(C)中，是留著天線圖形的樹脂層11的，但在本實施例中如圖5和圖6所示，要去除樹脂層11。去除的方法是利用通過浸漬在抗蝕劑去除溶液中而使樹脂層11從天線圖形中脫落的方法。通過該方法可以制造出只是沒有了圖1的樹脂層11的結構。
因此，實施例4的制造工序(C)-(E)變為(C′)-(E′)那樣。
(C′)天線圖形形成工序利用刻蝕處理去除從樹脂層11的天線圖形的抗蝕劑露出的那部分鋁箔區域。通過該刻蝕處理形成天線。該刻蝕是通過將從抗蝕劑圖形7露出的那部分鋁箔區域置于例如作為腐蝕液的鹽酸或氯化亞鐵溶液中，在50℃的環境下進行的。
之后，利用抗蝕劑去除劑去除起過抗蝕劑作用的樹脂層11的圖形。
(D′)超聲波安裝工序對于金屬箔12的天線圖形形成在成為基材的PET膜13上的金屬箔疊層體10，進行半導體芯片2與預定設置位置的對準。
在本實施例中，以使形成在金屬箔12上的L狀的間隙部分14的拐角處于半導體芯片2的中心的方式設置。即形成由4個金凸起3將間隙部分14夾在中間的結構。在斜著的方向上設置信號用凸起時，上述設置方式通過在兩邊被間隙部分包圍的那個金凸起3的接合區域設置一個信號用凸起，使得另一個信號用凸起即使有些偏移也能確保電連接，因此可以提高定位的自由度。
接著，施加壓力，將金凸起3壓在金屬箔12上，并用500μm見方的角狀物4頂在半導體芯片2的上面、對沒有設置金凸起的面施加超聲波5。
通過該超聲波的振動，金凸起4穿透樹脂層11而與鋁箔12接觸并接合。此時的溫度設定為比PET膜13的玻璃化轉變點低的溫度(即室溫)。另外，在0.2kg的負荷壓力下施加0.5秒左右的振動頻率為63.5KHz、輸出功率為1W的超聲波。
另外，雖然在本實施例中是在室溫施加超聲波的，但只要是在玻璃化轉變點以下，加熱也可以。
(E′)插入物切片工序接著，使尺寸與金屬箔12的圖形(即天線圖形)大致相同、下部是鋒利刀刃的金屬框20從金屬箔12的上方下降，從而形成了一片一片的半導體芯片2的RFID標簽(至少由RFID芯片與天線構成的結構體)。
圖6是半導體芯片設置部分的RFID標簽的放大圖。
由于在圖2的工序(C)中去除了樹脂層，所以半導體芯片2與金屬箔12之間有空隙。在接合可靠性的要求高時，可以在該空隙和半導體芯片周圍中充填或涂敷樹脂，加熱使之固化。
實施例6在實施例4和5中使用了PET(聚對苯二甲酸乙酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，而在本實施例中使用紙。
由于將實施例4和5的PET膜13換成了紙，所以金屬箔12的成型優選利用模具的沖切加工。
可是，由于對于紙來說不存在玻璃化轉變點，所以采取不產生變形或燃燒的溫度。因此，考慮不需要特殊加熱裝置，優選室溫。
權利要求
1.一種RFID標簽的制造方法，將具有存儲器的半導體芯片接合在天線上、且通過該天線發送存儲在該存儲器中的信息，其特征在于將具有金凸起的半導體芯片與天線進行位置對準，該天線用由鋁或鋁合金構成的金屬箔粘接在含有聚萘二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙酯的基材上；之后，將半導體芯片按壓在天線上，并在該聚萘二甲酸乙二醇酯或該聚對苯二甲酸乙酯的玻璃化轉變點以下的環境下施加超聲波，以使該金凸起與上述金屬箔接合。
2.一種RFID標簽的制造方法，將具有存儲器的半導體芯片接合在天線上、且通過該天線發送存儲在該存儲器中的信息，其特征在于將具有金凸起的半導體芯片在樹脂層上與天線進行位置對準，該天線用由鋁箔或鋁合金箔構成的金屬箔粘接在含有聚萘二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙酯的基材上，且該金屬箔的上面形成有樹脂層；之后，將半導體芯片按壓在樹脂層上，在該聚萘二甲酸乙二醇酯或該聚對苯二甲酸乙酯的玻璃化轉變點以下的環境下施加超聲波，以使該金凸起與上述金屬箔接合。
3.如權利要求1或2所述的RFID標簽的制造方法，其特征在于上述超聲波在室溫的環境下進行。
4.一種RFID標簽的制造方法，將具有存儲器的半導體芯片接合在天線上、且通過該天線發送存儲在該存儲器中的信息，其特征在于將具有金凸起的半導體芯片與用由鋁或鋁合金構成的金屬箔粘接在含有紙的基材上的天線進行位置對準；之后，將半導體芯片按壓在金屬箔上、并在室溫下施加超聲波，以使金凸起與上述金屬箔接合。
5.一種RFID標簽的制造方法，將具有存儲器的半導體芯片接合在天線上、且通過該天線發送存儲在該存儲器中的信息，其特征在于將具有金凸起的半導體芯片在樹脂層上與天線進行位置對準，該天線用由鋁箔或鋁合金箔構成的金屬箔粘接在含有紙的基材上，且該金屬箔的上面形成有樹脂層(11)；之后，將半導體芯片按壓在天線上、并在室溫下施加超聲波，以使金凸起與上述金屬箔接合。
全文摘要
作為抑制用PET膜、PEN膜或紙作為天線基材的RFID標簽的天線的變形的方法之一，在將具有存儲器的半導體芯片接合在天線上且通過該天線發送存儲在該存儲器中的信息的RFID標簽的制造方法中，把具有金凸起的半導體芯片與天線進行位置對準，該天線用由鋁或鋁合金構成的金屬箔粘接在含有聚萘二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙酯的基材上；之后，將半導體芯片按壓在天線上，在該聚萘二甲酸乙二醇酯或該聚對苯二甲酸乙酯的玻璃化轉變點以下的環境下施加超聲波，以使該金凸起與上述金屬箔接合。
文檔編號H01R43/02GK1617317SQ20041009292
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月11日 優先權日2003年11月12日
發明者諫田尚哉, 井上康介, 皆川円, 角田重晴 申請人:株式會社日立制作所